JP2003185474A - Multiple resolution photodiode sensor array for optical encoder - Google Patents

Multiple resolution photodiode sensor array for optical encoder

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of controlling the resolution of an optical encoder for providing position information of a body moving in a specified measuring direction. <P>SOLUTION: The optical encoder has a light source for emitting light and data tracks moving, relative to the light source. The method comprises pointing light from the data track on the plurality of photodiodes having a first resolution value, and changing the resolution of the detector system to a second value, without changing the layout of the plurality of photodiodes in the detector system during changing from the first value to the second one. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、様々な光学的な分
解能に対して使用されるフォトダイオード・センサに関
する。特に、本発明は、様々な分解能に対して使用され
る光学エンコーダ用のフォトセンサアレイに関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to photodiode sensors used for various optical resolutions. In particular, the invention relates to photosensor arrays for optical encoders used for different resolutions.

【0002】[0002]

【従来の技術】2つの可動物体間の相対位置を測定する
光学エンコーダが周知である。回転運動方向に沿って相
対位置を測定することが可能であるのと同様に、直線運
動方向に沿って相対位置を測定することが可能である。
このシステムでは、一方の物体が多くの場合に走査目盛
に連結されている一方で、他方の物体は走査ユニットに
連結されている。リニアエンコーダの場合には直線目盛
付きのリニアスケールが使用される一方で、ロータリー
エンコーダの場合には円目盛付きのコードディスクが使
用される。直線運動又は回転運動に対して使用される走
査ユニットは、1つ以上の光源及び1つ以上の光電式検
出素子を有する。例えば、フォトダイオードが、検出素
子として多くの場合に使用される。
Optical encoders are known for measuring the relative position between two movable objects. Just as it is possible to measure relative position along the direction of rotational movement, it is possible to measure relative position along the direction of linear movement.
In this system, one object is often connected to a scanning scale, while the other object is connected to a scanning unit. In the case of a linear encoder, a linear scale with a linear scale is used, while in the case of a rotary encoder, a code disk with a circular scale is used. The scanning unit used for linear or rotary movement has one or more light sources and one or more photoelectric detection elements. For example, photodiodes are often used as sensing elements.

【0003】近年、検出素子としての多数のフォトダイ
オードを互いに組合わせたリニアエンコーダとロータリ
ーエンコーダが益々一般になってきている。このような
検出配置は、時には位相アレイ(phased array)とも呼ば
れる。このようなエンコーダと検出器は、米国特許発明
第6,175,109 号明細書中に記されている。この全体の内
容は、本明細書中では引用例によって記されている。
In recent years, linear encoders and rotary encoders in which a large number of photodiodes as detection elements are combined with each other have become more and more popular. Such a detection arrangement is sometimes also referred to as a phased array. Such encoders and detectors are described in US Pat. No. 6,175,109. The entire content of this is described herein by reference.

【0004】上述した検出器の配置の実施の形態では、
複数のフォトダイオードが半導体チップ上でアレイ状に
配置されている。これらのフォトダイオードの配置は、
固有の方法でエンコーダの構成ごとに注文/設計されな
ければならない。このことは、フォトダイオードの幅や
間隔のようなフォトダイオードに要求される幾何学的な
配置が、走査配置、特に走査される走査目盛の目盛周期
に依存することを意味する。或る特定の測定分解能に対
して、フォトダイオードの良好に規定された配置が存在
する。したがって、走査配置又はエンコーダの分解能を
変更する必要がある場合は、フォトダイオードの配置を
変更して、所望の走査配置又は分解能にする必要があ
る。この場合、多大な設計作業が、このフォトダイオー
ドアレイのレイアウトを変更するために必要である。
In the embodiment of the detector arrangement described above,
A plurality of photodiodes are arranged in an array on the semiconductor chip. The placement of these photodiodes is
It must be ordered / designed for each encoder configuration in a unique way. This means that the geometrical arrangements required of the photodiodes, such as the width and the spacing of the photodiodes, depend on the scanning arrangement, in particular the graduation period of the scanning graduation being scanned. There is a well-defined arrangement of photodiodes for a given measurement resolution. Therefore, if it is necessary to change the scanning arrangement or the resolution of the encoder, it is necessary to change the arrangement of the photodiodes to obtain the desired scanning arrangement or resolution. In this case, a lot of design work is required to change the layout of this photodiode array.

【0005】この問題を解決するため、ヨーロッパ特許
発明第0 710 819 号明細書は、異なる目盛周期を呈する
幾つかの異なる走査目盛用の複数のフォトダイオードを
有する単一のフォトダイオード・アセンブリーを使用す
ることを提唱する。この目的のために、入手可能なフォ
トダイオードのうちの或る特定の数のフォトダイオード
だけが、走査目盛に応じて起動されなければならない。
フォトダイオードのうちのどのフォトダイオードが、或
る特定の走査目盛に対して起動されなければならないの
かをその都度決定するために、適合処理が必要である。
複雑なASICをこの適合処理を制御するために要する
点が、このシステムの主要な欠点である。システムの起
動位相(adaptation phase)が特別なツーリング・ ディス
ク(tooling discs) を必要とする点がもう1つの欠点で
ある。さらに、大きなメモリ空間と関連する回路が、キ
ャリア基板上に必要である。このキャリア基板は、シス
テムの可能な小型化に反する。
To solve this problem, EP 0 710 819 uses a single photodiode assembly with several photodiodes for several different scanning graduations exhibiting different graduation periods. Advocate to do. For this purpose, only a certain number of available photodiodes have to be activated depending on the scanning scale.
A matching process is required to determine in each case which of the photodiodes has to be activated for a particular scan scale.
The requirement of a complex ASIC to control this adaptation process is a major drawback of this system. Another drawback is that the system's adaptation phase requires special tooling discs. In addition, circuitry associated with large memory space is needed on the carrier substrate. This carrier substrate goes against the possible miniaturization of the system.

【0006】ヨーロッパ特許発明第0 710 819 号明細書
中に記載のシステムのもう1つの欠点は、絶対位置を測
定するシステムのインデックス・ センサである。特に、
インデックス・ センサのパターンに一致する開口部のパ
ターンを有するディスクが、光をこれらのインデックス
・ センサに通過させることを可能にする。この光は、1
回転当り一点だけでインデックス・ センサを照射する。
インデックス・ センサの一部が照射されているときの信
号は、インデックス・ センサの全体が同時に照射されて
いるときよりも著しく小さい。
Another drawback of the system described in EP 0 710 819 is the index sensor of the system for measuring absolute position. In particular,
A disc having a pattern of openings that matches the pattern of the index sensors allows light to pass through these index sensors. This light is 1
The index sensor is illuminated at only one point per revolution.
The signal when part of the index sensor is illuminated is significantly smaller than when the entire index sensor is illuminated at the same time.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、検出
器アレイを所望の小型の大きさにすることが可能である
一方で、この検出器アレイの分解能を容易に変更するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to allow a detector array to be made as compact as desired while at the same time easily changing the resolution of the detector array.

【0008】本発明のもう1つの課題は、適合位相を使
用することなしに検出器アレイの分解能を変更すること
にある。
Another object of the invention is to change the resolution of the detector array without using adaptive phases.

【0009】本発明のもう1つの課題は、多重分解能に
おいて検出器アレイによって生成される絶対位置信号と
相対位置信号の強度を向上させることにある。
Another object of the invention is to improve the strength of the absolute and relative position signals produced by the detector array at multiple resolutions.

【0010】本発明の第1の側面は、或る特定の測定方
向に沿って移動する物体の位置情報を提供する光学エン
コーダに関する。このエンコーダは、光を放出する光
源、及びこの光源に対して相対運動する物体に付された
データトラックを有する。このデータトラックは、光を
受け、かつ特定の分解能の異なる光学特性を呈する複数
の可変領域を有する。検出システムが、データトラック
から変調された光を受けて、その受けた光から位置信号
を生成する。この検出システムは、データトラックから
変調された光を受けるフォトダイオードアレイ、及びこ
のフォトダイオードアレイに接続された分解能選択ユニ
ットを有する。この分解能選択ユニットは、フォトダイ
オードアレイの分解能を制御する。この場合、フォトダ
イオードアレイに関連する全てのフォトダイオードが、
分解能選択ユニットによって選択された分解能に関係な
く起動している。
A first aspect of the present invention relates to an optical encoder that provides position information of an object moving along a particular measurement direction. The encoder has a light source that emits light and a data track attached to an object that moves relative to the light source. The data track has a plurality of variable regions that receive light and exhibit different optical properties with a particular resolution. A detection system receives the modulated light from the data track and produces a position signal from the received light. The detection system has a photodiode array that receives the modulated light from the data track and a resolution selection unit connected to the photodiode array. This resolution selection unit controls the resolution of the photodiode array. In this case, all photodiodes associated with the photodiode array are
It is activated regardless of the resolution selected by the resolution selection unit.

【0011】本発明の第2の側面は、或る特定の測定方
向に沿って移動する物体の位置情報を提供する光学エン
コーダの分解能を制御する方法に関する。この場合、光
学エンコーダは、光を放射する光源、及びこの光源に対
して相対運動するデータトラックを有する。
A second aspect of the present invention relates to a method of controlling the resolution of an optical encoder that provides position information of an object moving along a particular measurement direction. In this case, the optical encoder has a light source that emits light and a data track that moves relative to this light source.

【0012】本発明の第3の側面は、物体の位置情報を
提供する光学エンコーダに関する。この光学エンコーダ
は、光を放出する光源、及びこの光源に対して相対運動
する物体に装着されたデータトラックを有する。データ
トラックは、光を受信し、かつ特定の分解能の異なる光
学特性の交互になっている領域を有する。検出装置が、
データトラックから光を受信して、この受信した光から
インデックス信号を生成する。検出システムは、データ
トラックから光を受信してインデックス信号を生成する
インデックス・フォトダイオードアレイ、及びこのイン
デックス・フォトダイオードアレイに接続された分解能
選択ユニットを有する。この分解能選択ユニットは、イ
ンデックス信号を制御する。
A third aspect of the present invention relates to an optical encoder that provides position information of an object. The optical encoder has a light source that emits light and a data track mounted on an object that moves relative to the light source. The data track receives light and has alternating regions of different optical properties with a particular resolution. The detector is
Light is received from the data track and an index signal is generated from the received light. The detection system includes an index photodiode array that receives light from the data track and generates an index signal, and a resolution selection unit connected to the index photodiode array. This resolution selection unit controls the index signal.

【0013】本発明の第4の側面は、所定の測定方向に
沿って運動する物体の位置情報を提供する光学エンコー
ダのインデックス信号を制御する方法に関する。この場
合、光学エンコーダは、光を放射する光源、及びこの光
源に対して相対運動しかつ与えられた分解能を呈するデ
ータトラックを有する。この方法は、インデックス・フ
ォトダイオードアレイのフォトダイオードの配置を変更
することなしに、データトラックからインデックス・フ
ォトダイオードアレイの複数のフォトダイオードへの光
を検出し、インデックス・フォトダイオードアレイの1
つ以上のフォトダイオードの活性状態を変えて、インデ
ックス信号を生成する。
A fourth aspect of the present invention relates to a method of controlling an index signal of an optical encoder which provides position information of an object moving along a predetermined measuring direction. In this case, the optical encoder has a light source that emits light, and a data track that moves relative to the light source and exhibits a given resolution. This method detects light from a data track to a plurality of photodiodes of the index photodiode array without changing the arrangement of the photodiodes of the index photodiode array, and
An index signal is generated by changing the active state of one or more photodiodes.

【0014】本発明の各側面は、検出器アレイの分解能
を容易に変更する一方で、検出器アレイを適切に小型の
大きさにすることが可能である。
Aspects of the present invention allow the detector array to be appropriately sized and compacted while easily altering the resolution of the detector array.

【0015】本発明の各側面は、特定の分解能に対する
アレイ内で活性化すべきフォトダイオードを決定するた
めの適合位相を要求しない利点を提供する。起動位相が
不要であることは、ヨーロッパ特許発明第0 710 819 号
明細書中に記されたシステムに対して必要であるような
特別なツーリング・ディスクが要求されないという利点
をさらに提供する。
Aspects of the invention provide the advantage of not requiring a matching phase to determine which photodiode in the array to activate for a particular resolution. The elimination of the activation phase further provides the advantage that no special tooling disc is required as is required for the system described in EP 0 710 819.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に、これらの事項及び本発明
のその他の特徴と利点を図面に基づいて詳しく説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS These matters and other features and advantages of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明の好適な実施例の光学エン
コーダの断面を概略的に示す。特に、示された光学エン
コーダは、回転している2つの物体の運動に関する位置
情報を生成するロータリーエンコーダ100である。ロ
ータリーエンコーダ100は、例えばブラシレス・モー
タを伴う用途で使用され得る。
FIG. 1 schematically shows a cross section of an optical encoder of the preferred embodiment of the present invention. In particular, the optical encoder shown is a rotary encoder 100 that produces position information about the motion of two rotating objects. Rotary encoder 100 may be used, for example, in applications involving brushless motors.

【0018】光学エンコーダ100は、図1−3,5,
6,8,9,11中に示されたようにシングルデータト
ラック104を有するコード歯車102を含む。このコ
ード歯車102は、軸線の周りで回転するシャフト(図
示せず)上に設置されていて、かつ測定方向に沿って運
動/回転する。回転シャフトは、ブラシレスDCモータ
の回転子でもよい。さらに、光学エンコーダ100は、
データトラック104を光電式に走査する走査ユニット
106を有する。図1中に示したように、走査ユニット
106は、光源110及びレンズ112、好ましくは集
光レンズ又は集束レンズを有する。機構的な構造の細部
は当業者にとって周知であるので、エンコーダ100の
構造は、概略的にしか示されていない。
The optical encoder 100 is shown in FIGS.
It includes a code gear 102 having a single data track 104 as shown in 6,8,9,11. The code gear 102 is mounted on a shaft (not shown) that rotates around an axis and moves / rotates along the measuring direction. The rotating shaft may be the rotor of a brushless DC motor. Further, the optical encoder 100
It has a scanning unit 106 for photoelectrically scanning the data tracks 104. As shown in FIG. 1, the scanning unit 106 has a light source 110 and a lens 112, preferably a condenser lens or a focusing lens. The structure of encoder 100 is shown only schematically, as the mechanical details of the structure are well known to those skilled in the art.

【0019】図1,2中に示したように、光源110に
よって放出された光114は、集光レンズ112によっ
て平行にされ、光源110に対して回転するコード歯車
102のデータトラック104を通じて伝送される。回
転しているデータトラック104によって変調された光
116は、検出システム120の光検出器アレイ118
によって受信される。検出された信号が、図1,2中に
示されていない評価ユニット内で処理される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the light 114 emitted by the light source 110 is collimated by the condenser lens 112 and transmitted through the data track 104 of the code gear 102 which rotates with respect to the light source 110. It The light 116 modulated by the rotating data track 104 is reflected by the photodetector array 118 of the detection system 120.
Received by. The detected signal is processed in an evaluation unit not shown in FIGS.

【0020】図1−3,5,6,8,9,11中に示し
たように、データトラック104は、交互になっている
透明なバー122と不透明なバー124のような、異な
る光学特性の交互になっている領域の増分式のパターン
を有する。光学エンコーダ100が入射光データトラッ
クを使用するために構成されている場合には、このデー
タトラックを高反射度と低反射度が交互になっている領
域で構成することが可能である。さらに、光検出器アレ
イ118は、1つの増分式フォトダイオードアレイ12
6と2つのインデックス・フォトダイオードアレイ12
8,130から構成される。フォトダイオードアレイ1
26,128,130はそれぞれ、複数のフォトダイオ
ード132,134,136を有する。これらのフォト
ダイオード132,134,136は、オプト・ASI
C半導体チップ138上に分離したアレイで配置されて
いる。このオプト・ASIC半導体チップ138は、P
Cボード139上に搭載されている。
As shown in FIGS. 1-3, 5, 6, 6, 8, 9, and 11, the data tracks 104 have different optical characteristics, such as alternating transparent bars 122 and opaque bars 124. With an alternating pattern of alternating regions of. If the optical encoder 100 is configured to use an incident light data track, then the data track can be composed of alternating high and low reflectivity regions. In addition, the photodetector array 118 includes one incremental photodiode array 12
6 and 2 index photodiode arrays 12
It is composed of 8,130. Photodiode array 1
26, 128, and 130 have a plurality of photodiodes 132, 134, 136, respectively. These photodiodes 132, 134, 136 are opt-ASI.
It is arranged in a separate array on the C semiconductor chip 138. This opto-ASIC semiconductor chip 138 is P
It is mounted on the C board 139.

【0021】図3−11中に示したように、増分式フォ
トダイオードアレイ126は、96個のフォトダイオード
132を有する。この場合、隣合ったフォトダイオード
は、互いに等角に配置されている。そして、グループと
してのこれらのフォトダイオードが、約9.2 °の角度、
例えば9.22°の角度の範囲を定める。その結果、個々の
フォトダイオードは、1012のような所望の最大分解能に
相当するピッチを有する。隣合ったフォトダイオード1
32間の直線的な間隔は、一定である。隣合ったフォト
ダイオード132間の最小間隔は、フォトダイオードの
最大幅を制限する成形プロセス設計規則に起因して約5
μm である。4個のフォトダイオードのセット又はグル
ープの各々は、コードディスクパターンの1つの格子周
期内に配置されている。各セット内の隣合ったフォトダ
イオードは、相関的に配置されている。その結果、隣合
ったフォトダイオードの出力信号間に90°の位相遅れを
もたらす。したがって、4個の隣合ったフォトダイオー
ドは、0°,90°,180 °,270 °の相対位相を有す
る。これらの位相の異なる信号は、図3,5,6,8,
9,11中ではA!,B,A,B!と記されている。
As shown in FIGS. 3-11, the incremental photodiode array 126 has 96 photodiodes 132. In this case, adjacent photodiodes are arranged equiangularly with each other. And these photodiodes as a group have an angle of about 9.2 °,
For example, define the angle range of 9.22 °. As a result, the individual photodiodes have a pitch corresponding to the desired maximum resolution, such as 1012. Adjacent photodiode 1
The linear spacing between 32 is constant. The minimum spacing between adjacent photodiodes 132 is approximately 5 due to the molding process design rules that limit the maximum width of the photodiodes.
μm. Each set or group of four photodiodes is arranged within one grating period of the code disc pattern. Adjacent photodiodes within each set are arranged relative to each other. As a result, there is a 90 ° phase lag between the output signals of adjacent photodiodes. Therefore, four adjacent photodiodes have relative phases of 0 °, 90 °, 180 ° and 270 °. These signals with different phases are shown in FIGS.
A in 9 and 11! , B, A, B! Is written.

【0022】増分式フォトダイオードアレイ126は、
16本の導線140を有する。これらの導線140は、
フォトダイオード132及び3つの増分式データ分解能
選択ユニット144,146,148から延びている導
線142に内部接続されている。図3,4,6,7,
9,10中に示したように、各増分式データ分解能選択
ユニット144,146,148は、16本の導線150
を有する。これらの導線150は、16本の導線140の
グループに接続され、かつ4本の出力信号線152に接
続されている。
The incremental photodiode array 126 is
It has 16 conductors 140. These conductors 140 are
It is internally connected to a photodiode 132 and a conductor 142 extending from three incremental data resolution selection units 144, 146, 148. 3, 4, 6, 7,
As shown in FIGS. 9 and 10, each incremental data resolution selection unit 144, 146, 148 includes 16 conductors 150.
Have. These conductors 150 are connected to a group of 16 conductors 140 and to four output signal lines 152.

【0023】各増分式データ分解能選択ユニット14
4,146,148はそれぞれ、スイッチング信号線1
54,156,158を有する。スイッチング信号線1
54,156,158は、16本の半導体スイッチ16
0を介してこれらのスイッチング信号線に対応する増分
式データ分解能選択ユニットに関連する導線150に選
択的に接続される。半導体スイッチ160の各々は、常
に導通状態か又は非導通状態である。半導体スイッチ1
60は、16本の導線140を4本の出力信号線152に
異なる組合わせで接続するために使用される。出力信号
線152の各々は、位相の異なる増分走査信号A,B,
A!,B!を出力する。これらの上述したスイッチが半
導体スイッチである一方で、メタルリンクを含むスイッ
チのようにその他のスイッチが可能である。
Each incremental data resolution selection unit 14
4, 146 and 148 are switching signal lines 1 respectively
54, 156, 158. Switching signal line 1
54, 156 and 158 are 16 semiconductor switches 16
0 to selectively connect to conductors 150 associated with the incremental data resolution selection unit corresponding to these switching signal lines. Each of the semiconductor switches 160 is always on or off. Semiconductor switch 1
60 is used to connect the 16 conductors 140 to the four output signal lines 152 in different combinations. Each of the output signal lines 152 has an incremental scanning signal A, B,
A! , B! Is output. While these aforementioned switches are semiconductor switches, other switches are possible, such as switches that include metal links.

【0024】図3,5,6,8,9,11,12A中に
示したように、インデックス・フォトダイオードアレイ
128とこのインデックス・フォトダイオードアレイ1
28に関連したフォトダイオード134が、第1インデ
ックス信号Zを生成する。そして、インデックスフォト
ダイオードアレイ130とこのインデックスフォトダイ
オードアレイ130の14本のフォトダイオード136
が、第2インデックス信号Z!を生成する。インデック
ス・フォトダイオードアレイ128,130の個々のフ
ォトダイオードが、同一の信号によって許可される。こ
の同一の信号は、フォトダイオードアレイ126の個々
のフォトダイオード130を許可する。これらの個々の
フォトダイオード130が、起動して所望のエンコーダ
分解能を実現する。
As shown in FIGS. 3, 5, 6, 8, 9, 11, and 12A, the index photodiode array 128 and the index photodiode array 1 are shown.
A photodiode 134 associated with 28 produces a first index signal Z. Then, the index photodiode array 130 and the 14 photodiodes 136 of the index photodiode array 130 are provided.
However, the second index signal Z! To generate. Individual photodiodes in the index photodiode arrays 128, 130 are enabled by the same signal. This same signal enables the individual photodiodes 130 of the photodiode array 126. These individual photodiodes 130 are activated to achieve the desired encoder resolution.

【0025】エンコーダが完全に回転すると、インデッ
クス信号ZとZ!が特別なパターンを出力する。特に、
インデックス信号Z,Z!が、電気的に比較され処理さ
れて、エンコーダ100の1回転ごとに1つの出力パル
スを出力する。このエンコーダ100は、エンコーダの
その他の全ての信号の位置を絶対的に突き止める。
When the encoder is fully rotated, the index signals Z and Z! Outputs a special pattern. In particular,
Index signal Z, Z! Are electrically compared and processed to output one output pulse per revolution of the encoder 100. The encoder 100 absolutely locates all the other signals of the encoder.

【0026】ので、インデックス信号Z,Z!は、完全
に差動である。Z!信号用のコードディスクパターン
は、どの部分も不透明な領域を有する。Z信号用のコー
ドディスクパターンは、反対に開口部を有する。このよ
うな差動特性は、コモンモードノイズを除去する。イン
デックス信号Z,Z!は、絶対情報を決定するために使
用される。この特有なパターンは、特別な光学パターン
によって生成される。単一光学サイクルと何時でも存在
する「バックグラウンド」信号との間に最大コントラス
トを有するパルスを実現するため、この特別な光学パタ
ーンは最適化される。この定義は、この光学サイクルに
依存する。本発明にしたがって検出すべき分解能の選択
に柔軟性をもたせるためには、選択する分解能に基づい
てインデックス信号を変更することが必要である。その
結果、いろいろに最適化されたパターンが、各分解能に
対して使用され得る。したがって、検出されるべき特有
のパターンが出力信号を要求するかどうかに応じて、ア
レイ128,136の検出器からの信号が、この出力信
号に送られる。
Therefore, the index signals Z, Z! Is fully differential. Z! The code disc pattern for the signal has an opaque area in every part. The code disc pattern for the Z signal has an opening on the contrary. Such differential characteristics eliminate common mode noise. Index signal Z, Z! Is used to determine absolute information. This unique pattern is created by a special optical pattern. This special optical pattern is optimized in order to achieve a pulse with maximum contrast between a single optical cycle and the "background" signal that is always present. This definition depends on this optical cycle. In order to be flexible in the choice of resolution to be detected according to the invention, it is necessary to change the index signal based on the chosen resolution. As a result, differently optimized patterns can be used for each resolution. Therefore, depending on whether the particular pattern to be detected requires an output signal, the signals from the detectors of array 128, 136 are sent to this output signal.

【0027】インデックス・フォトダイオードアレイ1
28の14本のフォトダイオード136が配置されてい
る。その結果、これらのフォトダイオード136が、デ
ータトラック104内の対応する開口部又はバー122
を通じて十分に照射されるときに、単一の大きなインデ
ックスパルスが生成されるか又は形成される。同様に、
インデックス・フォトダイオードアレイ130のフォト
ダイオード134が配置されている。その結果、これら
のフォトダイオード134が、データトラック104内
の対応する開口部又はバー122を通じて十分に照射さ
れるときに、単一の大きなインデックスパルスが生成さ
れるか又は形成される。インデックス・フォトダイオー
ドアレイ128,130によって受信された光は変調さ
れない。インデックス信号間の良好なコントラストが、
分解能の範囲に対して実現されるように、インデックス
・フォトダイオードアレイ128,130の角度幅が選
択されている。フォトダイオード134,136の各々
が、約 68 μm の幅を有する。非伝導性の材料が、隣接
するフォトダイオード134とフォトダイオード136
との間に存在する。その結果、これらの隣接するフォト
ダイオードは、約5.8μm の間隔である。インデックス
・フォトダイオードアレイ128,130の各々は、10
12のような希望する最高の分解能の1つのデータ領域
(360 °e )に一致するピッチで配置されている。フォ
トダイオード134,136は、フォトダイオード13
2のピッチの4倍に等しい放射状のピッチを有する。コ
ードディスク上でいろいろに走査される構造のために、
様々なインデックス信号波形Z,Z!が発生する。複数
の異なる分解能を有するコードディスクが使用可能であ
るために、14本のフォトダイオード134と14本のフォ
トダイオード136を選択的に作動させて、固有のコー
ドディスク102に対して最も鮮明なインデックスパル
スを実現する。しかしながら、これらの信号を発生させ
る一般的な原理は、両インデックス信号フォトダイオー
ドアレイ128,130に対して共通である。
Index / photodiode array 1
28 photodiodes 136 of 28 are arranged. As a result, these photodiodes 136 have corresponding openings or bars 122 in the data track 104.
When fully illuminated through, a single large index pulse is generated or formed. Similarly,
The photodiodes 134 of the index photodiode array 130 are arranged. As a result, a single large index pulse is generated or formed when these photodiodes 134 are fully illuminated through the corresponding openings or bars 122 in the data track 104. The light received by the index photodiode arrays 128, 130 is unmodulated. Good contrast between index signals
The angular width of the index photodiode arrays 128, 130 is chosen to be realized over a range of resolutions. Each of the photodiodes 134 and 136 has a width of about 68 μm. A non-conductive material is used to form the adjacent photodiode 134 and photodiode 136.
Exists between and. As a result, these adjacent photodiodes are approximately 5.8 μm apart. Each of the index photodiode arrays 128 and 130 has 10
They are arranged at a pitch that matches one data region (360 ° e) of the desired highest resolution, such as 12. The photodiodes 134 and 136 are the photodiodes 13.
It has a radial pitch equal to 4 times the pitch of 2. Due to the various scanned structures on the code disc,
Various index signal waveforms Z, Z! Occurs. Due to the availability of code discs with multiple different resolutions, 14 photodiodes 134 and 14 photodiodes 136 are selectively activated to provide the sharpest index pulse for the unique code disc 102. To realize. However, the general principle of generating these signals is common to both index signal photodiode arrays 128, 130.

【0028】図1−13A−B中に示したような角度光
学エンコーダでは、フォトダイオードアレイ126,1
28,130が共通の1本の軸を有する必要がある。こ
れらのフォトダイオードアレイ126,128,130
間の角度関係は、特別な値である必要はないが、一定で
既知の値でなければならない。
In the angle optical encoder as shown in FIGS. 1-13A-B, the photodiode arrays 126, 1
28 and 130 need to have one axis in common. These photodiode arrays 126, 128, 130
The angular relationship between them need not be special values, but must be constant and known values.

【0029】インデックス・フォトダイオードアレイ1
28,130と増分式フォトダイオードアレイとの間の
必然的な関係では、個々のインデックスアレイ素子13
4,136の半径方向のピッチが、増分式アレイ素子1
32のピッチの4倍であるか又は1データサイクルの幅
である。全ての可能なエンコーダの分解能に対するイン
デックスアレイのパターンは、インデックス検出素子1
34,136の同じアレイから作る必要があるので、各
分解能は、入手可能な検出素子から最大の単一信号を得
るために異なる組合わせを要求する。
Index / photodiode array 1
The inevitable relationship between 28, 130 and the incremental photodiode array is that the individual index array elements 13
A radial pitch of 4,136 has an incremental array element 1
It is four times 32 pitches or one data cycle wide. The pattern of the index array for all possible encoder resolutions is the index detector element 1
Each resolution requires a different combination in order to obtain the maximum single signal from the available detector elements, as they need to be made from the same array of 34,136.

【0030】図13A中に概略的に示したように、増分
式フォトダイオードアレイ126からの信号A,A!,
B,B!は、インピーダンス変換増幅器200によって
増幅される。そして、相補信号A,A!及びB,B!
が、比較器201を介して互いに比較される。同様に、
インデックス・フォトダイオードアレイ128,130
によって生成された信号Z,Z!が、インピーダンス変
換増幅器202によって増幅され比較器203によって
比較される。そして、比較器201,203からの信号
が、データ処理素子204に入力される。検出された周
波数1X,2X,4X,8Xに対して出力するため、こ
のデータ処理素子204は、位相同期された16個のアナ
ログ電圧信号から適切に位相同期された全ての16個の出
力信号206を出力する。出力信号206は、デジタル
論理部214に対して出力される。(選択された分解能
にかかわらず)互いに 90 °ずれた4つの基本信号を組
合わせることによって高周波信号を生成するため、この
デジタル論理部214は、これらの出力信号206と補
間部216からのプログラミングされた補間選択(inter
polation choices) とを結合する。図13A中に示した
ように、幾つかの出力信号が、チップ138から発生す
る。例えば、デジタル 50 %デューティサイクルの2つ
のデータパルス218,220が、90°ずれて出力され
る。さらに、信号AB又はA!B!で出力される単一の
デジタルインデックス・パルスが生成される。試験と評
価の目的のため、デジタル出力,アナログ試験モード1
及びアナログ試験モード2のような3つのプログラミン
グが、/によって分離された出力に関するラベルで示し
たように出力端子230,232,234で可能であ
る。
Signals A, A! From the incremental photodiode array 126, as shown schematically in FIG. 13A. ,
B, B! Are amplified by the impedance conversion amplifier 200. Then, the complementary signals A, A! And B, B!
Are compared with each other via the comparator 201. Similarly,
Index / photodiode arrays 128, 130
The signals Z, Z! Are amplified by the impedance conversion amplifier 202 and compared by the comparator 203. Then, the signals from the comparators 201 and 203 are input to the data processing element 204. To output for the detected frequencies 1X, 2X, 4X, 8X, this data processing element 204 includes all 16 output signals 206 that are properly phase-locked from the 16 phase-locked analog voltage signals. Is output. The output signal 206 is output to the digital logic unit 214. This digital logic 214 is programmed with these output signals 206 and the interpolator 216 to produce a high frequency signal by combining four fundamental signals that are 90 ° apart from each other (regardless of the resolution selected). Interpolation selection (inter
polation choices). Several output signals originate from chip 138, as shown in FIG. 13A. For example, two digital 50% duty cycle data pulses 218, 220 are output with a 90 ° offset. Furthermore, the signals AB or A! B! A single digital index pulse output at is generated. Digital output, analog test mode 1 for testing and evaluation purposes
And three programming such as analog test mode 2 are possible at the output terminals 230, 232, 234 as indicated by the labels for the outputs separated by /.

【0031】アレイ126,128,130の分解能の
選択は、電子光学におけるその他の多くの選択可能なオ
プションと同様にシリアル試験及びプログラミングイン
ターフェース212,138を通じて実行される。
The resolution selection of the arrays 126, 128, 130, as well as many other selectable options in electron optics, are performed through the serial test and programming interfaces 212, 138.

【0032】図13B中に示した単一終端通信部224
は、全ての分解能に対して同じである。通信部224
は、位相が電気的にそれぞれ 120°ずれた3つの信号を
生成する。これらの3つの信号は、一般にインデックス
信号の立上がりエッジに対して参照され、エンコーダが
搭載されているモータ(のブラシの軸)を心合わせする
ために使用される。擬似コモンモード基準信号を3つの
単一終端通信信号間で得る方法は、米国特許発明第 5,9
36,236及び 6,175,109号明細書中に記されている。これ
らの全ての内容は、ここでは引用によって記されてい
る。コモンモード基準信号を生成する上述した方法は、
CMOS技術を使用して実施され得る。
The single-ended communication unit 224 shown in FIG. 13B.
Is the same for all resolutions. Communication unit 224
Produces three signals that are each electrically 120 ° out of phase. These three signals are generally referenced to the rising edge of the index signal and are used to center the motor on which the encoder is mounted. A method of obtaining a quasi-common mode reference signal between three single-ended communication signals is described in US Pat.
36,236 and 6,175,109. All of these contents are hereby quoted. The above method of generating the common mode reference signal is
It can be implemented using CMOS technology.

【0033】フォトダイオードアレイ126,128,
130の上述した説明を踏まえて、以下に同一のフォト
ダイオードアレイ126,128,130を使用しなが
ら分解能を変更する能力を説明する。特に好ましくは、
インデックス・信号フォトダイオード134,136の
一定の数と配置が常に存在する。上述した説明と以下の
N個の手段の分解能では、走査されるデータトラック1
04の完全な円周が、全部でN本の交互する透明なバー
122と不透明なバー124とを有する。
Photodiode arrays 126, 128,
Given the above description of 130, the ability to change resolution while using the same photodiode array 126, 128, 130 will be described below. Particularly preferably,
There is always a fixed number and arrangement of index and signal photodiodes 134, 136. With the above description and the resolution of the following N means, the data track 1 to be scanned is
A full circumference of 04 has a total of N alternating transparent bars 122 and opaque bars 124.

【0034】データトラックが 1012 の分解能を有する
ときに 1012 の分解能を実現する場合は、増分式データ
分解能選択ユニット144が、ASIC半導体チップ1
38の分解能選択論理によって生成される起動信号を介
して起動され、スイッチング信号線154に沿って送信
する。起動信号を受取ると、増分式データ分解の選択ユ
ニット144が、個のユニット144の半導体スイッチ
160を開閉する。その結果、16本の導線140の特定
の組合わせが、4本の出力信号線152に接続される。
1012の分解能を実現する場合は、増分式データ分解能選
択ユニット144がフォトダイオード132をグループ
にする。その結果、連続して隣合ったフォトダイオード
が、4本ずつ1つのグループに形成される。図3,4中
に示したように、4個のフォトダイオードから成る各グ
ループが、出力信号線152に接続されている。その結
果、グループの最初のフォトダイオードからの信号は、
A!出力信号線152に送られ、このグループの2番目
のフォトダイオードからの信号は、B出力信号線152
に送られ、このグループの3番目のフォトダイオードか
らの信号は、An出力信号線152に送られ、このグル
ープの4番目のフォトダイオードからの信号は、B!出
力信号線152に送られる。図3,4中に示したよう
に、このような接続の結果、多数のフォトダイオード1
32が、1つのフォトダイオードのグループとして作用
する各々の4番目のフォトダイオード132とインター
デジタルされ、単一出力信号線152に接続される。
When the resolution of 1012 is realized when the data track has the resolution of 1012, the incremental data resolution selection unit 144 uses the ASIC semiconductor chip 1
It is activated via the activation signal generated by the 38 resolution selection logic and transmits along the switching signal line 154. Upon receiving the activation signal, the incremental data decomposition selection unit 144 opens or closes the semiconductor switches 160 of the individual units 144. As a result, a particular combination of 16 conductors 140 is connected to 4 output signal lines 152.
To achieve a resolution of 1012, an incremental data resolution selection unit 144 groups photodiodes 132 together. As a result, four adjacent photodiodes are continuously formed in groups of four. As shown in FIGS. 3 and 4, each group of four photodiodes is connected to the output signal line 152. As a result, the signal from the first photodiode in the group is
A! The signal from the second photodiode of this group is sent to the output signal line 152 and the B output signal line 152
Signal from the third photodiode of this group is sent to the An output signal line 152, and the signal from the fourth photodiode of this group is sent to the B! It is sent to the output signal line 152. As shown in FIGS. 3 and 4, as a result of such connection, a large number of photodiodes 1
32 is interdigitated with each fourth photodiode 132 acting as a group of photodiodes and connected to a single output signal line 152.

【0035】さらに、インデックス分解能選択ユニット
153が、インデックス・フォトダイオードアレイ12
8、130のフォトダイオードのうちの特定のフォトダ
イオードを特定の分解能に対して選択する。この場合、
全てのフォトダイオードが、選択時に起動している。こ
のような選択は、スイッチング信号線154とスイッチ
160′を介して実行される。起動しているフォトダイ
オード1,14,15は、全ての分解能に対してスイッ
チング信号線154,156,158に常に接続されて
いる。残りの起動しているフォトダイオードに関して
は、フォトダイオード2,12が、スイッチング信号線
156,158に接続された2本の分離した線とスイッ
チ160′を有する。フォトダイオード3,8,10
は、スイッチング信号線154,158に接続された分
離した線とスイッチ160′を有する。フォトダイオー
ド4は、スイッチ160を介してスイッチング信号線1
54に接続されている。フォトダイオード5,6,11
は、スイッチ160′を介してスイッチング信号線15
6に接続されている。そして、フォトダイオード9は、
スイッチ160′を介してスイッチング信号線158に
接続されている。分解能1012 が希望されると、インデ
ックス選択ユニット153が、スイッチング信号線15
4を介して特定のスイッチ160′を起動させる。その
結果、図3,5,12B中に示したように、インデック
ス・フォトダイオードアレイ128,130のフォトダ
イオードNo.1,3,4,9,10,13,14だけ
が選択される。スイッチング信号線154とスイッチ1
60′は、シリアルインターフェースを通じた外部的な
コード供給を介して、特定の分解能に対してプログラミ
ングされる。フォトダイオードアレイ128,130の
分解能は、増分式フォトダイオードアレイ126の分解
能を選択する同じコード化されたプログラミング信号に
よって同時に選択される。
Further, the index resolution selecting unit 153 is provided with an index / photodiode array 12.
A particular photodiode of the 8, 130 photodiodes is selected for a particular resolution. in this case,
All photodiodes are activated at the time of selection. Such selection is performed via the switching signal line 154 and the switch 160 '. The activated photodiodes 1, 14, 15 are always connected to the switching signal lines 154, 156, 158 for all resolutions. For the remaining activated photodiodes, photodiodes 2, 12 have two separate lines connected to switching signal lines 156, 158 and switch 160 '. Photodiode 3,8,10
Has a separate line connected to switching signal lines 154 and 158 and a switch 160 '. The photodiode 4 is connected to the switching signal line 1 via the switch 160.
It is connected to 54. Photodiodes 5, 6, 11
Is a switching signal line 15 via a switch 160 '.
Connected to 6. Then, the photodiode 9 is
It is connected to the switching signal line 158 via the switch 160 '. When a resolution of 1012 is desired, the index selection unit 153 causes the switching signal line 15
4 activates a particular switch 160 '. As a result, as shown in FIGS. 3, 5 and 12B, the photodiode Nos. Of the index photodiode arrays 128 and 130 are not shown. Only 1,3,4,9,10,13,14 are selected. Switching signal line 154 and switch 1
60 'is programmed for a particular resolution via external code feed through a serial interface. The resolution of the photodiode arrays 128, 130 are simultaneously selected by the same coded programming signal that selects the resolution of the incremental photodiode array 126.

【0036】特定の分解能に対するインデックス・フォ
トダイオードアレイ中の分解能選択ユニット153を介
して起動されるフォトダイオードは、特定の分解能に対
するインデックス信号を最適化するフォトダイオードの
組合わせを決定することによって決定される。換言する
と、フォトダイオードは、特定の分解能に対してすぐ隣
の最も小さい信号に対する大きな中心の信号の最も大き
な比を与えるために選択される。適合するディスクパタ
ーンがフォトダイオードの上を通過するときに、これら
のフォトダイオードの組合わせを比較し、最適な比の組
合わせを選択するように、コンピュータプログラムが準
備され得る。
The photodiodes activated through the resolution selection unit 153 in the index photodiode array for a particular resolution are determined by determining the combination of photodiodes that optimizes the index signal for a particular resolution. It In other words, the photodiode is selected to give the largest ratio of the large center signal to the smallest signal immediately next to it for a particular resolution. A computer program may be prepared to compare the combinations of these photodiodes and select the optimal ratio combination as the matching disk pattern passes over the photodiodes.

【0037】分解能が 1012 の場合は、図5中に示した
ように、1012カウントディスクが 14 個のフォトダイオ
ードの上を通過する。できうる全ての組合わせを試験し
た後に、No.1,3,4,8,10,13,14の7
個のフォトダイオードが起動するときに、最適な比が決
定される。ディスクパターンとセンサーパターンとが重
畳するときに、この組合わせは、7つのフォトダイオー
ドからの中心信号になる。ディスクが中心位置に近づい
て離れると、2つのダイオードとディスクパターンの最
大が一致する。この結果は、信号対非信号の比7:2で
ある。この差は、7個のダイオードの強度ではなくて、
電子機器が単一データサイクルの所望の幅を有する中心
信号だけを処理することを可能にする。
For a resolution of 1012, a 1012 count disk passes over 14 photodiodes, as shown in FIG. After testing all possible combinations, No. 7 of 1, 3, 4, 8, 10, 13, 14
The optimum ratio is determined when the individual photodiodes are activated. When the disc pattern and the sensor pattern overlap, this combination becomes the central signal from the seven photodiodes. As the disk approaches and moves away from the center position, the two diodes coincide with the disk pattern maximum. The result is a signal to non-signal ratio of 7: 2. This difference is not the strength of 7 diodes,
Allows the electronics to process only the center signal with the desired width of a single data cycle.

【0038】506 の分解能の場合は、データサイクルが
1024の個別のフォトダイオードの幅の2倍である。この
データサイクルの長さを補償するため、14個の個別のフ
ォトダイオードの隣合ったフォトダイオードが対のグル
ープにされる。グループにしたフォトダイオードの各対
は、506 の分解能用の単一のフォトダイオードとして扱
われる。したがって、最適なインデックス信号が、この
ような対の/グループの7個のフォトダイオードに対し
て決定されなければならない。最適な信号対非信号の比
が、フォトダイオードの4つのグループ1&2,5&
6,11&12,13&14の 506分解能の構成の選択
になる。この結果は、信号対非信号の比4:1である。
For a resolution of 506, the data cycle is
That is twice the width of 1024 individual photodiodes. To compensate for the length of this data cycle, adjacent photodiodes of 14 individual photodiodes are grouped together. Each pair of photodiodes in a group is treated as a single photodiode for 506 resolution. Therefore, the optimum index signal must be determined for seven photodiodes in such a pair / group. The optimum signal to non-signal ratio is 4 groups of photodiodes 1 & 2,5 &
6, 11 & 12, 13 & 14 506 resolution configuration is selected. The result is a signal to non-signal ratio of 4: 1.

【0039】253 の分解能の場合は、データサイクルが
1024 の個別のフォトダイオードの幅の4倍である。し
かしながら、14本の個別のフォトダイオードのアレイ
は、3.5 253 分解能サイクル幅だけである。互いに隣合
った検出器を3.5 にグループ化することは不可能である
ので、隣合った検出器をグループ化することによって妥
協している。その結果、253 分解能の検出器は、253 分
解能のピッチで離れている一方で、3つの 253分解能の
サイクル幅である。その結果、4個の仮想フォトダイオ
ードから成る4つのグループが形成される。この場合、
個々の仮想フォトダイオードの幅は、実際のフォトダイ
オードの幅の3/4 に等しい。4つのグループのうちの3
つが選択されるときに、最適なインデックス信号が、上
述した構成に基づいて見つけられる。これらの3つのグ
ループは、フォトダイオード1,2&3;8;9&1
0;12,13&14に一致する。結果は、信号対非信
号の比3:1である。
For a resolution of 253, the data cycle is
That is four times the width of 1024 individual photodiodes. However, an array of 14 individual photodiodes is only 3.5 253 resolution cycle width. Since it is not possible to group detectors next to each other in 3.5, we compromise by grouping detectors next to each other. As a result, the 253 resolution detectors are separated by a 253 resolution pitch, while being three 253 resolution cycle widths. As a result, four groups of four virtual photodiodes are formed. in this case,
The width of each virtual photodiode is equal to 3/4 of the actual photodiode width. 3 out of 4 groups
When one is selected, the optimal index signal is found based on the configuration described above. These three groups are photodiodes 1, 2 &3;8; 9 & 1
0; 12, 13, & 14 The result is a signal to non-signal ratio of 3: 1.

【0040】分解能は、分解能 1012,506,253 のうちの
任意の1つからその他の分解能のうちのどれにへも変更
できる。例えば、その他のコード歯車102が使用され
たり、又はコード歯車102に対してその他の分解能が
使用されるときに、その他の分解能が、増分式フォトダ
イオードアレイ126に対して可能である。このような
分解能は、対応する増分式データ分解能選択ユニットの
半導体スイッチ160を起動させ、これらのスイッチ全
てを通電状態にすることによって必要な分解能を選択す
るだけで実現される。したがって、分解能が、フォトダ
イオードアレイ126のフォトダイオードの配置を変更
することなしに変えられる。半導体スイッチ160は、
分解能選択論理によって起動される。この分解能選択論
理は、既に説明した同じオプト・ASIC半導体チップ
138中で実行される。
The resolution can be changed from any one of the resolutions 1012, 506, 253 to any of the other resolutions. Other resolutions are possible for the incremental photodiode array 126, for example, when other code gears 102 are used or other resolutions are used for the code gears 102. Such resolution is realized by activating the semiconductor switch 160 of the corresponding incremental data resolution selection unit and turning on all of these switches to select the required resolution. Therefore, the resolution can be changed without changing the placement of the photodiodes in the photodiode array 126. The semiconductor switch 160 is
Triggered by the resolution selection logic. This resolution selection logic is implemented in the same opto ASIC semiconductor chip 138 previously described.

【0041】フォトダイオードアレイ126の分解能を
変更する例が、図6−8中に示されている。この例で
は、506 の分解能が、分解能スイッチング信号線156
に沿って起動信号を送ることによって起動される。この
スイッチング信号線156は、増分式データ分解能選択
ユニット146がこのユニット146の半導体スイッチ
160を開閉させることを引き起こす。その結果、16本
の導線140の特定の組合わせが、4本の出力信号線1
52に接続される。特に、増分式データ分解能選択ユニ
ット146が、フォトダイオードアレイ126内のフォ
トダイオード132のグループを規定する。その結果、
連続して隣合った8個のフォトダイオードの各々が1つ
のグループに形成される。したがって、8個のフォトダ
イオードから成る12のグループが形成される。図7中に
示したように、8個のフォトダイオードから成る各グル
ープが、出力信号線152に接続されている。その結
果、グループの最初の2つのフォトダイオードからの信
号は、A!出力信号線152に送られ、このグループの
2番目のフォトダイオード対からの信号は、B出力信号
線152に送られ、このグループの3番目のフォトダイ
オード対からの信号は、A出力信号線152に送られ、
そしてこのグループの4番目のフォトダイオード対から
の信号は、B!出力信号線152に送られる。本質的
に、フォトダイオードを対にすると、出力信号A!,
A,B!,Bを生成するフォトダイオードに対応する検
出領域の有効な大きさが、2倍増大する。したがって、
アレイの分解能が2倍増大する。さらに、図6,8,1
2C中に示したように、インデックス・アレイ128,
130のフォトダイオードNo.1,2,5,6,11
−14だけが、分解能スイッチング信号線156を介し
てインデックス分解能選択ユニットによって選択され
る。
An example of changing the resolution of the photodiode array 126 is shown in FIGS. 6-8. In this example, the resolution of 506 is the resolution switching signal line 156.
Is activated by sending an activation signal along. This switching signal line 156 causes the incremental data resolution selection unit 146 to open and close the semiconductor switch 160 of this unit 146. As a result, a particular combination of 16 conductors 140 will produce four output signal lines 1
Connected to 52. In particular, the incremental data resolution selection unit 146 defines a group of photodiodes 132 within the photodiode array 126. as a result,
Each of the eight photodiodes that are adjacent to each other is formed into one group. Therefore, 12 groups of 8 photodiodes are formed. As shown in FIG. 7, each group of eight photodiodes is connected to the output signal line 152. As a result, the signals from the first two photodiodes in the group are A! The signal from the second photodiode pair in this group is sent to the output signal line 152, and the signal from the third photodiode pair in this group is sent to the B output signal line 152. Sent to
And the signal from the fourth photodiode pair in this group is B! It is sent to the output signal line 152. Essentially, if the photodiodes are paired, the output signal A! ,
A, B! , B, the effective size of the detection area corresponding to the photodiode is doubled. Therefore,
The resolution of the array is doubled. Furthermore, FIGS.
As shown in 2C, the index array 128,
No. 130 photodiode No. 1, 2, 5, 6, 11
Only -14 is selected by the index resolution selection unit via resolution switching signal line 156.

【0042】もう1つの例では、253 の分解能が、分解
能スイッチング信号線158に沿って起動信号を送るこ
とによって起動される。このスイッチング信号線158
は、増分式データ分解能選択ユニット148がこのユニ
ット148の半導体スイッチ160を開閉させることを
引き起こす.その結果、16本の導線140の特定の組合
わせが、4本の出力信号線152に接続される。特に、
増分式データ分解能選択ユニット148が、フォトダイ
オードアレイ126内のフォトダイオード132のグル
ープを規定する。その結果、連続して隣合った 16 個の
フォトダイオードの各々が、1つのグループに形成され
る。したがって、16本のフォトダイオードから成る6つ
のグループが形成される。図9,10中に示したよう
に、16個のフォトダイオードから成る各グループは、出
力信号線152に接続されている。その結果、グループ
の最初の4つのフォトダイオードからの信号は、A!出
力信号線152に送られ、このグループの2番目の4つ
のフォトダイオードからの信号は、B出力信号線152
に送られ、このグループの3番目の4つのフォトダイオ
ードからの信号は、A出力信号線152に送られ、そし
てこのグループの4番目の4つのフォトダイオードから
の信号は、B!出力信号線152に送られる。さらに、
インデックス・フォトダイオードアレイ128,130
のフォトダイオードNo.1−3,8−10,12−1
4だけが、インデックス分解能選択ユニット153を介
してスイッチング信号線158とスイッチ160′を切
替えることによって選択される。
In another example, 253 resolutions are activated by sending an activation signal along resolution switching signal line 158. This switching signal line 158
Causes the incremental data resolution selection unit 148 to open and close the semiconductor switch 160 of this unit 148. As a result, a particular combination of 16 conductors 140 is connected to 4 output signal lines 152. In particular,
Incremental data resolution selection unit 148 defines a group of photodiodes 132 within photodiode array 126. As a result, each of the 16 photodiodes which are adjacent to each other in series is formed into one group. Therefore, 6 groups of 16 photodiodes are formed. As shown in FIGS. 9 and 10, each group of 16 photodiodes is connected to the output signal line 152. As a result, the signals from the first four photodiodes in the group are A! The signals from the second four photodiodes of this group are sent to the output signal line 152, and the B output signal line 152
Signal from the third four photodiodes of this group is sent to the A output signal line 152, and the signal from the fourth four photodiodes of this group is B! It is sent to the output signal line 152. further,
Index / photodiode arrays 128, 130
Photodiode No. 1-3, 8-10, 12-1
Only 4 is selected by switching the switching signal line 158 and the switch 160 'via the index resolution selection unit 153.

【0043】上述した例が増分式フォトダイオードアレ
イ126の分解能を変更することを実証する一方で、適
切な分解能を有するインデックス信号を生成する入手可
能なインデックス・フォトダイオード134,136の
適切な組合わせを選択することも可能である。
While the above example demonstrates changing the resolution of the incremental photodiode array 126, a suitable combination of available index photodiodes 134, 136 to produce an index signal with the appropriate resolution. It is also possible to select.

【0044】上述した例では、506, 253の低い分解能
が、フォトダイオード132を2倍にグループ化するこ
とによって発生する。当然に、フォトダイオード132
を整数Nでグループを形成することによって図1−13
A−Bの例に関して上述した同じ原理を使用すると、そ
の他の分解能が可能である。ここで、N=3,4,5,
…, 等である。
In the above example, a low resolution of 506, 253 is produced by doubling the grouping of photodiodes 132. Naturally, the photodiode 132
1-13 by forming a group with an integer N
Other resolutions are possible using the same principles described above for the AB examples. Here, N = 3,4,5,5
…, Etc.

【0045】上述した例の利点は、4つの出力信号A,
A!, B, B!の各々に接続されたフォトダイオードの
総数が、光学エンコーダ100に対して選択された分解
能に関係なく一定である点である。さらに、全てのフォ
トダイオード132が、光学エンコーダ100によって
選択された各分解能に対して使用される。このことは、
ヨーロッパ特許発明第 0 710 819号明細書中に記された
アレイ素子が適合位相に基づいて起動されるシステムと
は対照的である。この適合位相では、フォトセルアセン
ブリーが走査され、フォトセルアセンブリーの出力が評
価される。既に説明した例では、全部で 96 個のフォト
ダイオード132が使用されるときに、4つの出力信号
の各々が、それに関連する24個のフォトダイオードを有
する。どんな分解能に対しても信号当たりのフォトダイ
オードの数を一定に維持すれば、信号の後の処理を改善
させる。
The advantage of the above example is that the four output signals A,
A! , B, B! In that the total number of photodiodes connected to each is constant regardless of the resolution selected for the optical encoder 100. Further, all photodiodes 132 are used for each resolution selected by optical encoder 100. This is
In contrast to the system described in EP 0 710 819 in which the array elements are activated on the basis of the matching phase. In this matching phase, the photocell assembly is scanned and the output of the photocell assembly is evaluated. In the example previously described, when a total of 96 photodiodes 132 are used, each of the four output signals has 24 photodiodes associated with it. Keeping the number of photodiodes per signal constant for any resolution improves post-processing of the signal.

【0046】さらに上述した光学エンコーダ100で
は、分解能の切替が、制御機構を使用することによって
光学エンコーダ100の操作中に実施される。製造中の
いつでも1回の決定として分解能を切替えることも可能
である。切替モードに関係なく、本発明のこの例では、
スイッチを通過する信号は速く作動し、スイッチ操作の
速さは遅い。
Further, in the optical encoder 100 described above, the switching of the resolution is performed during the operation of the optical encoder 100 by using the control mechanism. It is also possible to switch resolutions as a single decision at any time during manufacturing. Regardless of the switching mode, in this example of the invention,
The signal passing through the switch operates quickly and the switch operates slowly.

【0047】説明した本発明の形態は、好適な実施の形
態であり、部品の形, 大きさ及び配置におけるいろいろ
な変更が、本発明の概念又は特許請求の範囲から離れる
ことなしに許される。例えば、本発明は、ロータリーエ
ンコーダに限定されない。直線状に配置されたデータト
ラックを有するリニアエンコーダに適用することも可能
である。4つよりも大きいグループのように隣合ったフ
ォトダイオードをいろいろにグループ化すれば、本発明
はその他の分解能に対して適用できる。さらに、センサ
アレイは、オプト・ASICチップから分離された半導
体チップの形態で実現してもよい。さらに、図1中に示
した放たれる光の配置や図18中に示した反射する光の
配置のように、いろいろな光学原理が、本発明に基づい
て実現され得る。
The form of the invention described is a preferred embodiment, and various changes in the shape, size and arrangement of parts are permitted without departing from the concept of the invention or the scope of the claims. For example, the invention is not limited to rotary encoders. It is also possible to apply to a linear encoder having data tracks arranged in a straight line. The invention is applicable to other resolutions by grouping adjacent photodiodes in various groups, such as groups larger than four. Furthermore, the sensor array may be realized in the form of a semiconductor chip separated from the opto-ASIC chip. Moreover, various optical principles can be implemented according to the present invention, such as the emitted light arrangement shown in FIG. 1 and the reflected light arrangement shown in FIG.

【0048】図14, 15中に概略的に示した別の例で
は、既に説明したエンコーダ100と同じ原理を有する
磁器エンコーダ300が設けられるように、図1−13
の光学エンコーダが変更されている。図14−17で
は、図1−13中に示したのと類似の素子に対しては類
似の番号を使用している。磁器エンコーダ300では、
光源が不要である。さらに、軸に設置されている回転可
能なコード歯車302のデータトラック304が、異な
る磁器特性を有する交互する領域を有する。検出器アレ
イ318, 増分式検出器アレイ326及びインデックス
・検出器アレイ328, 330はそれぞれ、検出器アレ
イ132,134,136に類似する。この場合、フォ
トダイオード132,134,136は、磁場検出器3
32,334,336に交換してある。検出器アレイ3
26によって生成される信号が処理され、磁器エンコー
ダ300の分解能が、半導体チップ338によって処理
されて制御される。そして、回路は、図13A−B中に
示した回路と類似している。
In another example, shown schematically in FIGS. 14 and 15, a porcelain encoder 300 having the same principle as the encoder 100 already described is provided in FIGS.
The optical encoder of has been changed. 14-17, like numbers are used for elements similar to those shown in FIGS. 1-13. In the porcelain encoder 300,
No light source is needed. Furthermore, the data tracks 304 of the rotatable code gear 302 mounted on the shaft have alternating regions with different porcelain properties. Detector array 318, incremental detector array 326 and index and detector arrays 328, 330 are similar to detector arrays 132, 134, 136, respectively. In this case, the photodiodes 132, 134, 136 are the magnetic field detector 3
It has been replaced with 32,334,336. Detector array 3
The signal generated by 26 is processed and the resolution of the porcelain encoder 300 is processed and controlled by the semiconductor chip 338. The circuit is then similar to the circuit shown in FIGS. 13A-B.

【0049】既に説明した反射する光の配置では、既に
説明したエンコーダ100と同じ原理を有する光学エン
コーダ400が設けられるように、図1−13の光学エ
ンコーダが変更されている。図18では、図1−13中
に示したのと類似の素子に対しては類似の番号を使用し
ている。光学エンコーダ400では、走査ユニット10
6′が検出器アレイ118を有するように、光源100
が半導体チップ138に対して設置されている。さら
に、コード歯車102が光源110と反射レンズ402
との間に位置決めされるように、反射レンズ402が設
置されている。したがって、光が検出器アレイ118,
増分式検出器アレイ126及びインデックス・検出器ア
レイ128,130に到達するように、回転可能なコー
ド歯車102を通過する光源110からの光が、反射レ
ンズ402によって反射されてコード歯車102へ戻
る。検出器アレイ126によって生成される信号が処理
され、光学エンコーダ400の分解能が、半導体チップ
138によって処理されて制御される。そして、回路
は、図13A−B中に示した回路と類似している。
In the arrangement of reflected light described above, the optical encoder of FIGS. 1-13 is modified so that the optical encoder 400 having the same principle as the encoder 100 described above is provided. In FIG. 18, similar numbers are used for elements similar to those shown in FIGS. 1-13. In the optical encoder 400, the scanning unit 10
Light source 100 such that 6'has a detector array 118.
Are installed with respect to the semiconductor chip 138. Further, the code gear 102 includes a light source 110 and a reflection lens 402.
The reflective lens 402 is installed so as to be positioned between and. Therefore, the light is transmitted to the detector array 118,
Light from the light source 110 passing through the rotatable code gear 102 is reflected by the reflective lens 402 back to the code gear 102 to reach the incremental detector array 126 and the index and detector arrays 128, 130. The signals produced by the detector array 126 are processed and the resolution of the optical encoder 400 is processed and controlled by the semiconductor chip 138. The circuit is then similar to the circuit shown in FIGS. 13A-B.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のフォトダイオードアレイを有するエン
コーダの実施例の概略的な側面図である。
FIG. 1 is a schematic side view of an embodiment of an encoder having a photodiode array of the present invention.

【図2】図1のフォトダイオードアレイを有するエンコ
ーダの拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view of an encoder having the photodiode array of FIG.

【図3】1012の分解能と 1012 の分解能ディスク・パタ
ーンを提供するために構成されたときの図1のエンコー
ダ及びフォトダイオードアレイを概略的に示す。
3 schematically illustrates the encoder and photodiode array of FIG. 1 when configured to provide 1012 resolution and 1012 resolution disk patterns.

【図4】図3のエンコーダ及びフォトダイオードアレイ
の伝送ゲートの概略的な拡大図である。
FIG. 4 is a schematic enlarged view of a transmission gate of the encoder and the photodiode array of FIG.

【図5】図3のエンコーダ及びフォトダイオードアレイ
のインデックス・フォトダイオード及び増分式フォトダ
イオードの概略的な拡大図である。
5 is a schematic enlarged view of index photodiodes and incremental photodiodes of the encoder and photodiode array of FIG. 3. FIG.

【図6】506 の分解能と506 の分解能ディスク・パター
ンを提供するために構成されたときの図1のエンコーダ
及びフォトダイオードアレイを概略的に示す。
6 schematically illustrates the encoder and photodiode array of FIG. 1 when configured to provide a 506 resolution and a 506 resolution disk pattern.

【図7】図6のエンコーダ及びフォトダイオードアレイ
の伝送ゲートの概略的な拡大図である。
7 is a schematic enlarged view of a transmission gate of the encoder and the photodiode array of FIG.

【図8】図6のエンコーダ及びフォトダイオードアレイ
のインデックス・フォトダイオード及び増分式フォトダ
イオードの概略的な拡大図である。
FIG. 8 is a schematic enlarged view of an index photodiode and an incremental photodiode of the encoder and photodiode array of FIG.

【図9】253 の分解能と253 の分解能ディスク・パター
ンを提供するために構成されたときの図1のエンコーダ
及びフォトダイオードアレイを概略的に示す。
9 schematically illustrates the encoder and photodiode array of FIG. 1 when configured to provide a 253 resolution and a 253 resolution disk pattern.

【図10】図10のエンコーダ及びフォトダイオードア
レイの伝送ゲートの概略的な拡大図である。
10 is a schematic enlarged view of a transmission gate of the encoder and the photodiode array of FIG.

【図11】図10のエンコーダ及びフォトダイオードの
インデックス・フォトダイオードの概略的な拡大図であ
る。
11 is a schematic enlarged view of an index photodiode of the encoder and the photodiode of FIG.

【図12】(A)図1−11のインデックスアレイの概
略的な上面図である。 (B)1012,506及び 253のそれぞれの分解能ディスクパ
ターンに対するインデックス信号を提供するために構成
されたときの図1−11のインデックスアレイの作動し
たフォトダイオードの概略的な上面図である。 (C)1012,506及び 253のそれぞれの分解能ディスクパ
ターンに対するインデックス信号を提供するために構成
されたときの図1−11のインデックスアレイの作動し
たフォトダイオードの概略的な上面図である。 (D)1012,506及び 253のそれぞれの分解能ディスクパ
ターンに対するインデックス信号を提供するために構成
されたときの図1−11のインデックスアレイの作動し
たフォトダイオードの概略的な上面図である。
FIG. 12 (A) is a schematic top view of the index array of FIGS. 1-11. FIG. 12B is a schematic top view of actuated photodiodes of the index array of FIGS. 1-11 when configured to provide index signals for the respective resolution disc patterns of 1012, 506 and 253. FIG. 12C is a schematic top view of actuated photodiodes of the index array of FIGS. 1-11 when configured to provide an index signal for the 1012, 506 and 253 respective resolution disc patterns. FIG. 12D is a schematic top view of actuated photodiodes of the index array of FIGS. 1-11 when configured to provide index signals for the respective resolution disc patterns of 1012, 506 and 253.

【図13】(A)図1−12,14−17のエンコーダ
で使用される処理電子回路の実施例を概略的に示す。 (B)図1−12,14−17のエンコーダで使用され
る処理電子回路の実施例を概略的に示す。
FIG. 13 (A) schematically illustrates an embodiment of the processing electronics used in the encoder of FIGS. 1-12, 14-17. (B) schematically illustrates an embodiment of the processing electronics used in the encoder of FIGS. 1-12, 14-17.

【図14】本発明の磁気エンコーダ及び検出器アレイの
実施例の概略的な側面図である。
FIG. 14 is a schematic side view of an embodiment of the magnetic encoder and detector array of the present invention.

【図15】1012の分解能及び 1012 の分解能ディスクパ
ターンを提供するために構成されたときの図14の磁気
エンコーダ及び検出器アレイを概略的に示す。
15 schematically illustrates the magnetic encoder and detector array of FIG. 14 when configured to provide 1012 resolution and 1012 resolution disc patterns.

【図16】506 の分解能及び 506の分解能ディスクパタ
ーンを提供するために構成されたときの図14の磁気エ
ンコーダ及び検出器アレイを概略的に示す。
16 schematically illustrates the magnetic encoder and detector array of FIG. 14 when configured to provide a 506 resolution and a 506 resolution disk pattern.

【図17】253 の分解能及び 253の分解能ディスクパタ
ーンを提供するために構成されたときの図14の磁気エ
ンコーダ及び検出器アレイを概略的に示す。
17 schematically illustrates the magnetic encoder and detector array of FIG. 14 when configured to provide a 253 resolution and a 253 resolution disk pattern.

【図18】本発明の光学エンコーダ及び検出アレイの第
2実施例の概略的な側面図である。
FIG. 18 is a schematic side view of a second embodiment of the optical encoder and detection array of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 光学エンコーダ 102 コード歯車 104 データトラック 106 走査ユニット 110 光源 112 レンズ 114 光 116 変調された光 118 光検出器アレイ 120 検出システム 122 透明なバー 124 不透明なバー 126 増分式フォトダイオードアレイ 128 インデックス・ フォトダイオードアレイ 130 インデックス・ フォトダイオードアレイ 132 フォトダイオード 134 フォトダイオード 136 フォトダイオード 138 オプト・ ASIC半導体チップ 139 PCボード 140 導線 142 導線 144 増分式データ分解能選択ユニット 146 増分式データ分解能選択ユニット 148 増分式データ分解能選択ユニット 152 出力信号線 153 インデックス分解能選択ユニット 154 スイッチング信号線 156 スイッチング信号線 158 スイッチング信号線 160 半導体スイッチ 200 インピーダンス変換増幅器 201 比較器 202 インピーダンス変換増幅器 203 比較器 204 データ処理素子 206 出力信号 212 インターフェース 214 デジタル論理部 216 補間部 218 データパルス 220 データパルス 222 インデックス・ パルス 224 通信部 230 出力端子 232 出力端子 234 出力端子 300 磁気エンコーダ 302 コード歯車 304 データトラック 318 検出器アレイ 326 増分式検出器アレイ 328 インデックス・ 検出器アレイ 330 インデックス・ 検出器アレイ 332 磁場検出器 334 磁場検出器 336 磁場検出器 400 光学エンコーダ 402 反射レンズ 100 optical encoder 102 code gear 104 data tracks 106 scanning unit 110 light source 112 lens 114 light 116 modulated light 118 Photodetector array 120 detection system 122 transparent bar 124 Opaque bar 126 Incremental Photodiode Array 128 index photodiode array 130 index photodiode array 132 photodiode 134 Photodiode 136 photodiode 138 Opt-ASIC semiconductor chip 139 PC board 140 conductor 142 conductor 144 Incremental data resolution selection unit 146 Incremental data resolution selection unit 148 Incremental data resolution selection unit 152 Output signal line 153 Index resolution selection unit 154 Switching signal line 156 switching signal line 158 switching signal line 160 semiconductor switch 200 Impedance conversion amplifier 201 comparator 202 Impedance conversion amplifier 203 comparator 204 data processing element 206 output signal 212 interface 214 Digital Logic 216 Interpolator 218 data pulses 220 data pulses 222 index pulse 224 Communication unit 230 output terminals 232 output terminal 234 output terminal 300 magnetic encoder 302 code gear 304 data track 318 detector array 326 Incremental Detector Array 328 Index / Detector Array 330 Index / Detector Array 332 Magnetic field detector 334 Magnetic field detector 336 Magnetic field detector 400 optical encoder 402 reflective lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390014281 DR. JOHANNES HEIDEN HAIN GESELLSCHAFT M IT BESCHRANKTER HAF TUNG (72)発明者 ルース・イー・フランクリン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 93108、サンタ・バーバラ、コヨーテ・ロ ード、744 (72)発明者 リヒャルト・エム・フォルスィート オーストリア国、グラーツ、シュティーラ ーガッセ、39 Fターム(参考) 2F103 BA38 BA43 CA02 DA01 DA11 EB12 EB16 EB33    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (71) Applicant 390014281             DR. JOHANES HEIDEN             HAIN GESELLSCHAFT M             IT BESCRANKTER HAF             TUNG (72) Inventor Ruth E. Franklin             California, United States             93108, Santa Barbara, Coyote Ro             744 (72) Inventor Richard M. Forsuit             Austria, Graz, Styra             -Gasse, 39 F term (reference) 2F103 BA38 BA43 CA02 DA01 DA11                       EB12 EB16 EB33

Claims (47)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項01】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する光学エンコーダにおいて、この光
学エンコーダは:光を放出する光源;この光源に対して
相対運動する物体に装着されたデータトラック;このデ
ータトラックから変調された光を受信して、この受信し
た光から位置信号を生成する検出システムから構成さ
れ、光を受信するこのデータトラックは、特定の分解能
の異なる光学特性の交互する複数の領域から構成され、
この検出システムは:このデータトラックからこの変調
された光を受信するフォトダイオードアレイ;このフォ
トダイオードアレイに接続された分解能選択ユニットか
ら構成され、この分解能選択ユニットは、このフォトダ
イオードアレイの分解能を制御して選択し、この場合、
このフォトダイオードアレイに関連する全てのフォトダ
イオードが、この分解能選択ユニットによって選択され
る分解能に関係なく起動する。
01. An optical encoder for providing position information of an object moving along a particular measuring direction, the optical encoder comprising: a light source emitting light; data mounted on the object moving relative to the light source. Track; comprising a detection system for receiving modulated light from this data track and generating a position signal from this received light, the data track for receiving light having alternating optical properties of a particular resolution It consists of multiple areas,
The detection system comprises: a photodiode array which receives the modulated light from the data track; a resolution selection unit connected to the photodiode array, the resolution selection unit controlling the resolution of the photodiode array. And select, in this case,
All photodiodes associated with this photodiode array are activated regardless of the resolution selected by the resolution selection unit.
【請求項02】 異なる光学特性の交互する複数の領域
は、特定の分解能の交互する透明な領域と不透明な領域
から構成されている請求項1に記載の光学エンコーダ。
2. The optical encoder according to claim 1, wherein the plurality of alternating regions having different optical characteristics are composed of alternating transparent regions and opaque regions having a specific resolution.
【請求項03】 分解能選択ユニットは、出力信号を生
成するフォトダイオードアレイのフォトダイオードに対
応する検出領域の有効な大きさを制御することによって
分解能を制御する請求項1に記載の光学エンコーダ。
03. The optical encoder of claim 1, wherein the resolution selection unit controls the resolution by controlling the effective size of the detection area corresponding to the photodiodes of the photodiode array that produces the output signal.
【請求項04】 分解能選択ユニットは、フォトダイオ
ードアレイ内のフォトダイオードの複数のグループを規
定する請求項1に記載の光学エンコーダ。
04. The optical encoder of claim 1, wherein the resolution selection unit defines a plurality of groups of photodiodes in a photodiode array.
【請求項05】 フォトダイオードのグループは、単一
のフォトダイオードから構成される請求項4に記載の光
学エンコーダ。
05. The optical encoder of claim 4, wherein the group of photodiodes comprises a single photodiode.
【請求項06】 フォトダイオードアレイの分解能は、
1012である請求項5に記載の光学エンコーダ。
06. The resolution of the photodiode array is
The optical encoder according to claim 5, which is 1012.
【請求項07】 フォトダイオードのグループは、少な
くとも2つの隣合ったフォトダイオードから構成される
請求項4に記載の光学エンコーダ。
07. The optical encoder of claim 4, wherein the group of photodiodes comprises at least two adjacent photodiodes.
【請求項08】 フォトダイオードアレイの分解能は、
506 である請求項7に記載の光学エンコーダ。
08. The resolution of the photodiode array is
The optical encoder according to claim 7, which is 506.
【請求項09】 フォトダイオードのグループは、少な
くとも4つの隣合ったフォトダイオードから構成される
請求項4に記載の光学エンコーダ。
9. The optical encoder of claim 4, wherein the group of photodiodes is composed of at least four adjacent photodiodes.
【請求項10】 フォトダイオードアレイの分解能は、
253 である請求項9に記載の光学エンコーダ。
10. The resolution of the photodiode array is
The optical encoder according to claim 9, which is 253.
【請求項11】 フォトダイオードのグループのうちの
1つのグループが、第1出力信号の第1位相に対応し、
これらのグループのうちの第2グループが、第2出力信
号の第2位相に対応する請求項4に記載の光学エンコー
ダ。
11. One of the groups of photodiodes corresponds to a first phase of a first output signal,
The optical encoder according to claim 4, wherein a second group of these groups corresponds to the second phase of the second output signal.
【請求項12】 フォトダイオードのグループのうちの
1つのグループは、第1出力信号の第1位相に対応し、
これらのグループの第2グループは、第2出力信号の第
2位相に対応し、これらのグループの第3グループは、
第3出力信号の第3位相に対応し、これらのグループの
第4グループは、第4出力信号の第4位相に対応する請
求項4に記載の光学エンコーダ。
12. One of the groups of photodiodes corresponds to a first phase of a first output signal,
The second group of these groups corresponds to the second phase of the second output signal, and the third group of these groups is
An optical encoder according to claim 4, corresponding to a third phase of the third output signal, the fourth group of these groups corresponding to the fourth phase of the fourth output signal.
【請求項13】 第1位相は、0°であり、第2位相
は、90°であり、第3位相は、180 °であり、第4位相
は、270 °である請求項12に記載の光学エンコーダ。
13. The method of claim 12, wherein the first phase is 0 °, the second phase is 90 °, the third phase is 180 °, and the fourth phase is 270 °. Optical encoder.
【請求項14】 フォトダイオードのグループのうちの
1つのグループは、第1出力信号の第1位相に対応し、
これらのグループの第2グループは、第2出力信号の第
2位相に対応し、これらのグループの第3グループは、
第3出力信号の第3位相に対応し、これらのグループの
第4グループは、第4出力信号の第4位相に対応する請
求項5に記載の光学エンコーダ。
14. One of the groups of photodiodes corresponds to a first phase of a first output signal,
The second group of these groups corresponds to the second phase of the second output signal, and the third group of these groups is
An optical encoder according to claim 5, corresponding to a third phase of the third output signal, the fourth group of these groups corresponding to the fourth phase of the fourth output signal.
【請求項15】 第1位相は、0°であり、第2位相
は、90°であり、第3位相は、180 °であり、第4位相
は、270 °である請求項14に記載の光学エンコーダ。
15. The method according to claim 14, wherein the first phase is 0 °, the second phase is 90 °, the third phase is 180 °, and the fourth phase is 270 °. Optical encoder.
【請求項16】 フォトダイオードのグループのうちの
1つのグループは、第1出力信号の第1位相に対応し、
これらのグループの第2グループは、第2出力信号の第
2位相に対応し、これらのグループの第3グループは、
第3出力信号の第3位相に対応し、これらのグループの
第4グループは、第4出力信号の第4位相に対応する請
求項7に記載の光学エンコーダ。
16. One of the groups of photodiodes corresponds to a first phase of a first output signal,
The second group of these groups corresponds to the second phase of the second output signal, and the third group of these groups is
Optical encoder according to claim 7, corresponding to a third phase of the third output signal, the fourth group of these groups corresponding to the fourth phase of the fourth output signal.
【請求項17】 第1位相は、0°であり、第2位相
は、90°であり、第3位相は、180 °であり、第4位相
は、270 °である請求項16に記載の光学エンコーダ。
17. The method of claim 16, wherein the first phase is 0 °, the second phase is 90 °, the third phase is 180 °, and the fourth phase is 270 °. Optical encoder.
【請求項18】 フォトダイオードのグループのうちの
1つのグループは、第1出力信号の第1位相に対応し、
これらのグループの第2グループは、第2出力信号の第
2位相に対応し、これらのグループの第3グループは、
第3出力信号の第3位相に対応し、これらのグループの
第4グループは、第4出力信号の第4位相に対応する請
求項9に記載の光学エンコーダ。
18. One of the groups of photodiodes corresponds to a first phase of a first output signal,
The second group of these groups corresponds to the second phase of the second output signal, and the third group of these groups is
Optical encoder according to claim 9, corresponding to a third phase of the third output signal, the fourth group of these groups corresponding to the fourth phase of the fourth output signal.
【請求項19】 第1位相は、0°であり、第2位相
は、90°であり、第3位相は、180 °であり、第4位相
は、270 °である請求項18に記載の光学エンコーダ。
19. The method of claim 18, wherein the first phase is 0 °, the second phase is 90 °, the third phase is 180 °, and the fourth phase is 270 °. Optical encoder.
【請求項20】 検出システムは、スイッチング信号線
をさらに有し、このスイッチング信号線は、複数のスイ
ッチを介して分解能選択ユニットに接続されていて、こ
れらのスイッチは、フォトダイオードアレイからの出力
を複数の出力線に接続し、この場合、各出力線は、それ
に関連して特定の位相遅れを有する請求項1に記載の光
学エンコーダ。
20. The detection system further comprises a switching signal line, the switching signal line being connected to the resolution selection unit via a plurality of switches, which switches output from the photodiode array. The optical encoder of claim 1, connected to a plurality of output lines, each output line having a particular phase delay associated with it.
【請求項21】 分解能選択ユニットによって制御され
るフォトダイオードの分解能は、データトラックの特定
の分解能に対応する請求項1に記載の光学エンコーダ。
21. The optical encoder according to claim 1, wherein the resolution of the photodiode controlled by the resolution selection unit corresponds to a specific resolution of the data track.
【請求項22】 データトラックは、光源に対して回転
する請求項1に記載の光学エンコーダ。
22. The optical encoder of claim 1, wherein the data track rotates with respect to the light source.
【請求項23】 データトラックは、回転軸に装着され
たコード歯車上に搭載されている請求項1に記載の光学
エンコーダ。
23. The optical encoder according to claim 1, wherein the data track is mounted on a code gear mounted on a rotary shaft.
【請求項24】 フォトダイオードアレイは、オプト・
ASIC半導体チップ上に配置されている請求項1に記
載の光学エンコーダ。
24. The photodiode array is an optical
The optical encoder according to claim 1, which is arranged on an ASIC semiconductor chip.
【請求項25】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する光学エンコーダの分解能を制御す
る方法において、この光学エンコーダは、光を放出する
光源,この光源に対して運動するデータトラックから構
成され、この方法は:データトラックからの変調された
光を、第1の値の分解能を有する検出システムの複数の
フォトダイオードに指向させること;この第1の値から
第2の値に変更する間にこの検出システムの複数のフォ
トダイオードの配置を変更することなしに、この検出シ
ステムの分解能を第2の値に変更すること;から成る。
25. A method of controlling the resolution of an optical encoder that provides position information of an object moving along a particular measurement direction, the optical encoder comprising a light source emitting light, and data moving relative to the light source. The method comprises: directing modulated light from a data track to a plurality of photodiodes of a detection system having a resolution of a first value; from this first value to a second value. Changing the resolution of the detection system to a second value without changing the placement of the photodiodes of the detection system during the change.
【請求項26】 分解能を変更することは、出力信号を
生成する複数のフォトダイオードの数に対応する検出領
域の有効な大きさを変更することから成る請求項25に
記載の方法。
26. The method of claim 25, wherein altering the resolution comprises altering the effective size of the detection area corresponding to the number of photodiodes producing the output signal.
【請求項27】 変更は、複数のフォトダイオードのグ
ループを規定する請求項25に記載の方法。
27. The method of claim 25, wherein the modification defines a group of photodiodes.
【請求項28】 複数のフォトダイオードのグループ
は、少なくとも2つの隣合ったフォトダイオードから構
成されている請求項27に記載の方法。
28. The method of claim 27, wherein the group of photodiodes comprises at least two adjacent photodiodes.
【請求項29】 複数のフォトダイオードのグループ
は、少なくとも4つの隣合ったフォトダイオードから構
成されている請求項27に記載の方法。
29. The method of claim 27, wherein the group of photodiodes comprises at least four adjacent photodiodes.
【請求項30】 フォトダイオードの規定されたグルー
プのうちの1つのグループから生成された信号から第1
位相の第1出力信号を生成すること;フォトダイオード
の規定されたグループのうちの第2の1つのグループか
ら生成された信号から第2位相の第2出力信号を生成す
ること;から成る請求項28に記載の方法。
30. A first from signals generated from one of the defined groups of photodiodes
Generating a first output signal in phase; generating a second output signal in second phase from signals generated from a second one of the defined groups of photodiodes. 28. The method according to 28.
【請求項31】 フォトダイオードの規定されたグルー
プのうちの1つのグループから生成された信号から第1
位相の第1出力信号を生成すること;フォトダイオード
の規定されたグループのうちの第2の1つのグループか
ら生成された信号から第2位相の第2出力信号を生成す
ること;フォトダイオードの規定されたグループのうち
の第3の1つのグループから生成された信号から第3位
相の第3出力信号を生成すること;フォトダイオードの
規定されたグループのうちの第4の1つのグループから
生成された信号から第4位相の第4出力信号を生成する
こと;から成る請求項28に記載の方法。
31. A first from signals generated from one of the defined groups of photodiodes
Producing a first output signal in phase; Producing a second output signal in second phase from a signal produced from a second one of the defined groups of photodiodes; Defining a photodiode Generating a third output signal of a third phase from a signal generated from a third one of the defined groups; generated from a fourth one of the defined groups of photodiodes 29. The method of claim 28, comprising: producing a fourth output signal of a fourth phase from the received signal.
【請求項32】 第1位相は、0°であり、第2位相
は、90°であり、第3位相は、180 °であり、第4位相
は、270 °である請求項31に記載の方法。
32. The first phase is 0 °, the second phase is 90 °, the third phase is 180 °, and the fourth phase is 270 °. Method.
【請求項33】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する光学エンコーダにおいて、この光
学エンコーダは:光を放出する光源;この光源に対して
相対運動する物体に装着されたデータトラック;このデ
ータトラックから変調された光を受信して、この受信し
た光からインデックス信号を生成する検出システムから
構成され、光を受信するこのデータトラックは、特定の
分解能の異なる光学特性の交互する複数の領域から構成
され、この検出システムは:このデータトラックからこ
の光を受信し、インデックス信号を生成するインデック
ス・フォトダイオードアレイ;このフォトダイオードア
レイに接続された分解能選択ユニットから構成され、こ
の分解能選択ユニットは、このインデックス信号のコン
トラストを制御し、この場合、このフォトダイオードア
レイに関連する全てのフォトダイオードが、この分解能
選択ユニットによって選択される分解能に関係なく起動
する。
33. An optical encoder providing position information of an object moving along a particular measuring direction, the optical encoder comprising: a light source emitting light; data mounted on the object moving relative to the light source. Track; comprising a detection system for receiving modulated light from this data track and generating an index signal from this received light, the data track for receiving light having alternating optical properties of a particular resolution This detection system consists of multiple regions: an index photodiode array that receives this light from this data track and produces an index signal; it consists of a resolution selection unit connected to this photodiode array, The selection unit controls the contrast of this index signal, In this case, all photodiodes associated with this photodiode array are activated regardless of the resolution selected by this resolution selection unit.
【請求項34】 異なる光学特性の交互する複数の領域
は、特定の分解能の交互する透明な領域と不透明な領域
から構成されている請求項33に記載の光学エンコー
ダ。
34. The optical encoder of claim 33, wherein the alternating regions of different optical properties are comprised of alternating transparent and opaque regions of a particular resolution.
【請求項35】 データトラックから光を受信して、第
2インデックス信号を生成する第2フォトダイオードア
レイをさらに有する請求項33に記載の光学エンコー
ダ。
35. The optical encoder of claim 33, further comprising a second photodiode array that receives light from the data track and generates a second index signal.
【請求項36】 分解能選択ユニットは、インデックス
・フォトダイオードアレイ内の複数のフォトダイオード
を選択的に起動させて、インデックス信号を最適化させ
る請求項33に記載の光学エンコーダ。
36. The optical encoder of claim 33, wherein the resolution selection unit selectively activates a plurality of photodiodes in the index photodiode array to optimize the index signal.
【請求項37】 コードトラックの特定の分解能は、10
12である請求項36に記載の光学エンコーダ。
37. The specific resolution of the code track is 10
The optical encoder according to claim 36, wherein the optical encoder is 12.
【請求項38】 コードトラックの特定の分解能は、50
6 である請求項36に記載の光学エンコーダ。
38. The specific resolution of the code track is 50
The optical encoder according to claim 36, wherein the optical encoder is 6.
【請求項39】 コードトラックの特定の分解能は、25
3 である請求項36に記載の光学エンコーダ。
39. The specific resolution of a code track is 25
The optical encoder according to claim 36, wherein the optical encoder is 3.
【請求項40】 データトラックは、光源に対して回転
する請求項33に記載の光学エンコーダ。
40. The optical encoder of claim 33, wherein the data track rotates with respect to the light source.
【請求項41】 データトラックは、回転軸に装着され
たコード歯車上に搭載されている請求項33に記載の光
学エンコーダ。
41. The optical encoder of claim 33, wherein the data track is mounted on a code gear mounted on the rotary shaft.
【請求項42】 インデックス・フォトダイオードアレ
イは、オプト・ASIC半導体チップ上に配置されてい
る請求項33に記載の光学エンコーダ。
42. The optical encoder according to claim 33, wherein the index photodiode array is arranged on an opto-ASIC semiconductor chip.
【請求項43】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する光学エンコーダのインデックス信
号を制御する方法において、この光学エンコーダは、光
を放出する光源,この光源に対して運動するデータトラ
ックから構成され、そして与えられた分解能を有し、こ
の方法は:このデータトラックからの光を、インデック
ス・フォトダイオードアレイの複数のフォトダイオード
に指向させること;このインデックス・フォトダイオー
ドアレイのフォトダイオードの配置を変更することなし
に、このインデックス・フォトダイオードアレイのフォ
トダイオードのうちの1つ以上のフォトダイオードの起
動状態を変更して、インデックス信号を形成する。
43. A method of controlling an index signal of an optical encoder that provides position information of an object moving along a particular measurement direction, the optical encoder being a light source emitting light, and moving relative to the light source. Composed of data tracks and having a given resolution, the method is: directing light from the data tracks to a plurality of photodiodes of the index photodiode array; The index signal is formed by changing the activation state of one or more of the photodiodes in the index photodiode array without changing the arrangement of the diodes.
【請求項44】 変更は、データトラックの分解能に基
づいてインデックス信号を最適化させる請求項43に記
載の方法。
44. The method of claim 43, wherein the modifying optimizes the index signal based on the resolution of the data tracks.
【請求項45】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する光学エンコーダにおいて、この光
学エンコーダは:光を放出する光源;この光源に対して
相対運動する物体に装着されたデータトラック;このデ
ータトラックから変調された光を受信して、この受信し
た光からインデックス信号を生成する検出システムから
構成され、光を受信するこのデータトラックは、特定の
分解能の異なる光学特性の交互する複数の領域から構成
され、この検出システムは:このデータトラックからこ
の変調された光を受信するフォトダイオードアレイ;こ
のデータトラックから光を受信して、インデックス信号
を生成するインデックス・フォトダイオードアレイ;こ
のフォトダイオードアレイに接続された分解能選択ユニ
ットから構成され、この分解能選択ユニットは、このフ
ォトダイオードアレイの分解能を制御して、インデック
ス信号のコントラストを制御する。
45. An optical encoder for providing position information of an object moving along a particular measuring direction, the optical encoder comprising: a light source emitting light; data mounted on the object moving relative to the light source. Track; comprising a detection system for receiving modulated light from this data track and generating an index signal from this received light, the data track for receiving light having alternating optical properties of a particular resolution The detection system consists of multiple regions: a photodiode array that receives the modulated light from the data track; an index photodiode array that receives light from the data track and generates an index signal; It consists of a resolution selection unit connected to a photodiode array, The resolution selection unit controls the resolution of the photodiode array to control the contrast of the index signal.
【請求項46】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する光学エンコーダの分解能を制御す
る方法において、この光学エンコーダは、光を放出する
光源,この光源に対して運動するデータトラックから構
成され、この方法は:データトラックからの変調された
光を、第1の値の分解能を有する検出システムの複数の
フォトダイオードに指向させること;このデータトラッ
クからの光を、インデックス・フォトダイオードアレイ
の複数のフォトダイオードに指向させること;この第1
の値から第2の値に変更する間にこの検出システムの複
数のフォトダイオードの配置を変更することなしに、こ
の検出システムの分解能を第2の値に変更すること;こ
のインデックス・フォトダイオードアレイのフォトダイ
オードの配置を変更することなしに、このインデックス
・フォトダイオードアレイのフォトダイオードのうちの
1つ以上のフォトダイオードの起動状態を変更して、イ
ンデックス信号を形成すること;から成る。
46. A method of controlling the resolution of an optical encoder that provides position information of an object moving along a particular measurement direction, the optical encoder comprising a light source emitting light, and data moving relative to the light source. The method comprises: directing modulated light from a data track to a plurality of photodiodes of a detection system having a first value of resolution; Aiming at multiple photodiodes in a diode array; this first
Changing the resolution of the detection system to a second value without changing the placement of the plurality of photodiodes of the detection system during the change from the value of to the second value of the index photodiode array. Changing the start-up state of one or more of the photodiodes of the index photodiode array to form the index signal without changing the arrangement of the photodiodes of the.
【請求項47】 特定の測定方向に沿って移動する物体
の位置情報を提供する磁器エンコーダにおいて、この磁
器エンコーダは:この検出器システムに対して相対運動
する物体に装着されたデータトラック;このデータトラ
ックから磁器エネルギーを受信して、この受信した磁器
エネルギーから位置信号を生成する検出システムから構
成され、このデータトラックは、特定の分解能の異なる
磁器特性の交互する複数の領域から構成され、この検出
システムは:このデータトラックからこの磁器エネルギ
ーを受信する検出器アレイ;このフォトダイオードアレ
イに接続された分解能選択ユニットから構成され、この
分解能選択ユニットは、このフォトダイオードアレイの
分解能を制御して選択し、この場合、この検出器アレイ
に関連する全ての検出器が、この分解能選択ユニットに
よって選択される分解能に関係なく起動する。
47. In a porcelain encoder providing position information of an object moving along a particular measuring direction, the porcelain encoder comprising: a data track mounted on the object moving relative to the detector system; It consists of a detection system that receives porcelain energy from a truck and produces a position signal from the received porcelain energy, the data track consisting of alternating regions of different porcelain characteristics with a specific resolution. The system consists of: a detector array that receives this porcelain energy from this data track; a resolution selection unit connected to this photodiode array, which resolution selection unit controls and selects the resolution of this photodiode array. , In this case all the detectors associated with this detector array. The dispenser fires regardless of the resolution selected by this resolution selection unit.
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